机床数控技术

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机床数控技术

第1 章 绪论...................................................................................................................................................... 1
1.1 概述....................................................................................................................................................... 1
1.1.1 数控机床的定义......................................................................................................................... 1
1.1.2 数控机床的组成及特点............................................................................................................. 1
1.1.3 数控机床的主要技术参数......................................................................................................... 3
1.2 数控机床的分类................................................................................................................................... 4
1.2.1 按机械运动轨迹分类................................................................................................................. 4
1.2.2 按伺服系统的类型分类............................................................................................................. 5
1.2.3 按功能水平分类......................................................................................................................... 6
1.2.4 按加工方式分类......................................................................................................................... 7
1.3 数控机床的发展与作用........................................................................................................................ 7
1.3.1 数控机床的产生与发展............................................................................................................. 7
1.3.2 数控机床的发展趋势................................................................................................................. 9
1.3.3 数控机床在先进制造技术中的作用....................................................................................... 11
小结.............................................................................................................................................................. 12
思考题与习题.............................................................................................................................................. 12
第2 章 数控加工工艺分析与程序编制.................................................................................................. 13
2.1 数控加工工艺分析.............................................................................................................................. 13
2.1.1 机床的合理选用....................................................................................................................... 13
2.1.2 数控加工工艺性分析............................................................................................................... 14
2.1.3 加工方法与加工方案的确定................................................................................................... 15
2.1.4 工序与工步的划分................................................................................................................... 19
2.1.5 零件的定位与安装................................................................................................................... 20
2.1.6 数控加工刀具与工具系统....................................................................................................... 21
2.1.7 切削用量的确定....................................................................................................................... 29
2.1.8 数控加工路线的确定............................................................................................................... 30
2.1.9 工艺文件的制定....................................................................................................................... 36
2.2 图形的数学处理................................................................................................................................. 37
2.2.1 基点计算.................................................................................................................................. 38
2.2.2 节点计算.................................................................................................................................. 38
2.2.3 辅助计算.................................................................................................................................. 42
2.3 数控加工的程序编制.......................................................................................................................... 44
2.3.1 数控机床编程基础................................................................................................................... 442.3.2 数控车削加工程序编制........................................................................................................... 49
2.3.3 数控铣削加工程序编制........................................................................................................... 74
2.3.4 加工中心程序编制................................................................................................................... 95
2.3.5 自动编程简介......................................................................................................................... 118
小结............................................................................................................................................................ 122
思考题与习题............................................................................................................................................ 122
第3 章 计算机数控系统............................................................................................................................ 127
3.1 概述................................................................................................................................................... 127
3.1.1 CNC系统的组成................................................................................................................... 127
3.1.2 CNC系统的功能和一般工作过程....................................................................................... 128
3.2 CNC系统的硬件结构....................................................................................................................... 132
3.2.1 单CPU 结构CNC系统的硬件结构.................................................................................... 132
3.2.2 多CPU 结构CNC系统的硬件结构.................................................................................... 133
3.2.3 开放式CNC系统.................................................................................................................. 135
3.3 CNC系统的软件结构....................................................................................................................... 139
3.3.1 CNC系统的软件结构特点................................................................................................... 140
3.3.2 CNC系统的软件结构模式................................................................................................... 143
3.4 计算机数控中的可编程逻辑控制器................................................................................................ 146
3.4.1 PLC及其工作过程................................................................................................................ 146
3.4.2 PLC在数控机床上的应用.................................................................................................... 152
3.5 CNC系统的输入/输出与通信.......................................................................................................... 160
3.5.1 CNC装置的输入/输出和通信要求...................................................................................... 160
3.5.2 CNC系统常用外部设备及接口........................................................................................... 161
3.6 CNC装置的插补原理....................................................................................................................... 169
3.6.1 基准脉冲插补......................................................................................................................... 170
3.6.2 数据采样插补......................................................................................................................... 183
3.6.3 刀具补偿功能......................................................................................................................... 187
3.6.4 进给速度与加/减速控制....................................................................................................... 191
3.7 典型数控系统分析实例.................................................................................................................... 197
3.7.1 概述........................................................................................................................................ 197
3.7.2 FANUC 数控系统6............................................................................................................... 198
小结............................................................................................................................................................ 201
思考题与习题............................................................................................................................................ 202
第4 章 数控机床伺服系统....................................................................................................................... 204
4.1 概述................................................................................................................................................... 204
4.2 驱动电动机....................................................................................................................................... 206
4.2.1 步进电动机............................................................................................................................. 2064.2.2 伺服电动机............................................................................................................................. 209
4.2.3 直线电动机............................................................................................................................. 215
4.3 数控机床常用检测装置.................................................................................................................... 216
4.3.1 概述........................................................................................................................................ 216
4.3.2 旋转编码器............................................................................................................................. 217
4.3.3 旋转变压器............................................................................................................................. 220
4.3.4 感应同步器............................................................................................................................. 222
4.3.5 光栅尺.................................................................................................................................... 225
4.3.6 磁栅........................................................................................................................................ 228
4.4 位置控制和速度控制........................................................................................................................ 231
4.4.1 位置控制................................................................................................................................ 232
4.4.2 速度控制................................................................................................................................ 237
小结............................................................................................................................................................ 259
思考题与习题............................................................................................................................................ 259
第5 章 数控机床机械机构....................................................................................................................... 260
5.1 概述................................................................................................................................................... 260
5.2 数控机床的主传动系统.................................................................................................................... 262
5.2.1 数控机床主传动系统要求..................................................................................................... 262
5.2.2 数控机床主轴的调速方法..................................................................................................... 262
5.2.3 数控机床的主轴部件............................................................................................................. 266
5.3 数控机床的进给传动系统................................................................................................................ 270
5.3.1 数控机床进给传动系统要求................................................................................................. 270
5.3.2 滚珠丝杠螺母副..................................................................................................................... 271
5.3.3 直线电动机进给系统............................................................................................................. 276
5.3.4 数控机床的导轨..................................................................................................................... 278
5.4 自动换刀装置................................................................................................................................... 281
5.4.1 数控车床的回转刀架............................................................................................................. 281
5.4.2 加工中心的自动换刀装置..................................................................................................... 283
5.5 数控机床的主要辅助装置................................................................................................................ 287
5.5.1 数控回转工作台..................................................................................................................... 287
5.5.2 分度工作台............................................................................................................................. 289
5.6 数控机床的其他进给传动设计........................................................................................................ 290
小结............................................................................................................................................................ 293
思考题与习题............................................................................................................................................ 294
第6 章 数控机床的保养与维修.............................................................................................................. 295
6.1 概述................................................................................................................................................... 295
6.2 数控机床的保养................................................................................................................................ 2976.3 数控机床的故障诊断与维修............................................................................................................ 302
6.3.1 数控机床的故障诊断概述..................................................................................................... 302
6.3.2 数控机床常用的故障诊断方法............................................................................................. 305
6.3.3 数控系统的故障诊断与维修................................................................................................. 310
6.3.4 伺服系统的故障诊断与维修................................................................................................. 314
6.4 数控机床的故障分析与维修实例.................................................................................................... 318
6.4.1 数控车床的故障分析与维修................................................................................................. 318
6.4.2 伺服系统的故障分析与维修................................................................................................. 325
小结............................................................................................................................................................ 328
思考题与习题............................................................................................................................................ 329
附录1 《机床数控技术》缩略语英汉对照....................................................................................... 330
附录2 常用刀具的切削参数................................................................................................................... 332
参考文献........................................................................................................................................................... 337

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